高 敏，郭啟龍，杜 磊，華 亮，劉榮浩，王春雅，馬稚童

(1.西北民族大學(xué)土木工程學(xué)院，蘭州 730124；2.甘肅省新型建材與建筑節(jié)能重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730124)

0 引 言

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化率日益提高，伴隨著老城改造與新城建設(shè)，產(chǎn)生了大量建筑垃圾，傳統(tǒng)的處理方法不僅占用了大量的土地，而且對(duì)環(huán)境也造成了很大損害[1-3]。為應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外研究人員開(kāi)展了對(duì)建筑垃圾再生利用的研究，一方面是針對(duì)再生骨料的研究，已有較為成熟的理論基礎(chǔ)，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范也已出臺(tái)；另一方面是針對(duì)再生微粉的研究，相關(guān)研究尚處于起步階段，其基本性能與應(yīng)用的研究還不夠系統(tǒng)[4]。目前，再生微粉的研究方向主要是作為輔助性膠凝材料取代水泥，但再生微粉本身活性低，作為輔助性膠凝材料使用時(shí)，取代率較低。為提高其利用率，必須對(duì)再生微粉進(jìn)行活性激發(fā)。激活手段主要有物理激發(fā)和化學(xué)激發(fā)，物理激發(fā)包括機(jī)械研磨、熱激發(fā)，化學(xué)激發(fā)包括堿激發(fā)等[5]。

近幾年，眾多學(xué)者研究了再生微粉的性能及其應(yīng)用。Kim等[6]研究發(fā)現(xiàn)，與水泥相比，廢混凝土粉末的SiO2含量較高，顆粒呈棱角狀，表面多孔，是一種非反應(yīng)性粉末。樊耀虎等[7]利用再生微粉取代水泥制作膠砂試件，試驗(yàn)表明，試件強(qiáng)度隨再生微粉取代率的提高呈先增后減的趨勢(shì)，取代率為10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)，強(qiáng)度最高。Yu等[8]用再生微粉取代水泥制備超高性能混凝土，結(jié)果表明，再生微粉具有稀釋、加速效應(yīng)，可加速超高性能混凝土的早期水化，對(duì)早期強(qiáng)度有利。余小小等[9]利用機(jī)械研磨對(duì)再生微粉進(jìn)行處理，結(jié)果表明，氣流粉碎機(jī)粉磨后的再生微粉的粒徑分布范圍窄，粒形規(guī)整，填充效果好，活性高。徐如林[10]研究了化學(xué)激發(fā)和物理激發(fā)對(duì)微粉的活性影響，結(jié)果表明，堿激發(fā)手段中，水玻璃激發(fā)效果最佳，且每一種激發(fā)劑均存在最佳摻量。對(duì)于機(jī)械研磨激發(fā)，隨著研磨時(shí)間的延長(zhǎng)，微粉的活性指數(shù)增大，研磨40 min以上時(shí)，微粉的活性指數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)變緩。呂雪源等[11]研究了再生微粉的處理方法和摻量對(duì)膠砂抗壓強(qiáng)度的影響，結(jié)果表明，當(dāng)微粉摻量不超過(guò)30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)，其作用效果與II級(jí)粉煤灰基本相同，經(jīng)煅燒處理后，微粉活性明顯提高，在600 ℃達(dá)到最高。於林鋒[12]發(fā)現(xiàn)再生微粉用作水泥混凝土摻合料時(shí)，可同時(shí)產(chǎn)生火山灰活性效應(yīng)和微集料填充效應(yīng)，但填充效應(yīng)較弱，火山灰活性效應(yīng)起到主導(dǎo)作用。Cyr等[13]發(fā)現(xiàn)礦物摻合料在砂漿或混凝土中主要發(fā)揮稀釋效應(yīng)、非均勻成核效應(yīng)和火山灰活性效應(yīng)。

此外，依據(jù)顆粒緊密堆積理論，將不同細(xì)度的細(xì)粉顆粒進(jìn)行合理?yè)脚?，使亞微觀范圍內(nèi)的膠凝材料顆粒形成緊密堆積的填充效果，能夠有效降低水泥凝膠體的孔隙率，改善孔結(jié)構(gòu)，對(duì)水泥基復(fù)合材料的抗?jié)B、抗凍、抗氯離子侵蝕等耐久性能具有明顯改善作用[14]。

綜上所述，再生微粉活性激發(fā)與應(yīng)用研究已有一定的理論基礎(chǔ)。本文將在此基礎(chǔ)上，采用機(jī)械研磨的激活方式，系統(tǒng)研究再生微粉細(xì)度、摻量和復(fù)摻比(質(zhì)量比)對(duì)砂漿稠度、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和顯微結(jié)構(gòu)的影響，促進(jìn)再生微粉在干混砂漿中的應(yīng)用。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 原材料

水泥：采用蘭州甘草環(huán)保建材有限公司生產(chǎn)的32.5R粉煤灰早強(qiáng)硅酸鹽水泥，其基本性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 水泥的物理化學(xué)性能Table 1 Physical and chemical properties of cement

細(xì)骨料：采用榆中縣夏官營(yíng)鎮(zhèn)當(dāng)?shù)氐暮由埃湮锢硇阅苋绫?所示。

表2 砂的基本物理性能Table 2 Basic physical properties of sand

再生微粉：試驗(yàn)所用再生微粉為實(shí)驗(yàn)室廢棄混凝土試塊破碎篩分得到的粒徑小于0.075 mm的粉體[15]。采用輕型罐磨球磨機(jī)對(duì)篩分收集的粉體進(jìn)行研磨，研磨時(shí)間分別為0 h、10 h、20 h、30 h、40 h，最終得到不同細(xì)度的再生微粉。圖1～圖3分別為不同球磨時(shí)間的再生微粉XRD譜、掃描電鏡照片和粒徑分布圖片。

圖1 不同研磨時(shí)間的再生微粉XRD譜Fig.1 XRD patterns of regenerated micropowderat different milling time

圖1為不同研磨時(shí)間的再生微粉XRD譜。從圖中可以看出，再生微粉的主要礦物組分為碳酸鈣(CaCO3)、二氧化硅(SiO2)以及少量的鈣長(zhǎng)石(CaAl2Si2O8)、硬硅鈣石(Ca6Si6O17(OH)2)、硅酸二鈣(C2S)和氫氧化鈣(Ca(OH)2)。隨著研磨不斷進(jìn)行，顆粒粒徑逐漸減小，被包裹的礦物組分被檢測(cè)出來(lái)。

圖2為不同研磨時(shí)間的再生微粉SEM照片。通過(guò)比較再生微粉研磨0 h、10 h、20 h、30 h、40 h后的SEM照片可以發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)機(jī)械研磨的再生微粉(見(jiàn)圖2(a))顆粒形貌極不規(guī)則，棱角較多，顆粒尺寸大小不一，級(jí)配較差；而隨著研磨時(shí)間的增加，如圖2(b)、(c)所示，再生微粉中的大顆粒明顯減少，粉體粒徑明顯減小，顆粒形狀變得更加規(guī)整，顆粒內(nèi)部連通孔隙也隨著顆粒形狀的改變而顯著減少，再生微粉顆粒級(jí)配得到明顯改善。細(xì)顆粒的增加增大了再生微粉的總比表面積，顆粒級(jí)配的改善則對(duì)再生微粉發(fā)揮填充效應(yīng)有明顯幫助。隨著球磨時(shí)間進(jìn)一步增加，如圖2(d)、(e)所示，再生微粉出現(xiàn)了明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象。

圖2 不同研磨時(shí)間的再生微粉SEM照片F(xiàn)ig.2 SEM images of regenerated micropowder at different milling time

圖3為不同研磨時(shí)間的再生微粉粒徑分布。通過(guò)對(duì)比分析再生微粉研磨0 h、10 h、20 h、30 h、40 h后的粒徑分布圖可以發(fā)現(xiàn)：未經(jīng)機(jī)械研磨的再生微粉，粒徑在10 μm以下的粉體含量?jī)H占約27%，粒徑在10～100 μm的粉體占比達(dá)73%左右，粉體以粗顆粒為主，粉體平均粒徑為30.93 μm；隨著研磨時(shí)間的增加，粒徑在10 μm以下的粉體含量在不斷增加，研磨時(shí)間為20 h時(shí)，粒徑在10 μm以下的粉體含量高達(dá)83%，粉體以細(xì)顆粒為主，粉體的平均粒徑減至5.99 μm；隨著研磨時(shí)間的進(jìn)一步增加，即當(dāng)再生微粉研磨至30 h和40 h時(shí)，粒徑在10 μm以下的粉體含量均出現(xiàn)明顯下降，降幅約為20%，粉體出現(xiàn)一定程度的團(tuán)聚，粉體平均粒徑增至12 μm左右。由此可知，機(jī)械研磨可顯著減小再生微粉的細(xì)度，改善再生微粉粒徑分布，但隨著研磨時(shí)間增長(zhǎng)，體系內(nèi)出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，再生微粉細(xì)度的減小幅度變得緩慢，甚至出現(xiàn)細(xì)度增大現(xiàn)象。再生微粉的粒徑分布結(jié)果與SEM照片顯示的微觀形貌結(jié)果基本一致。

表3 不同研磨時(shí)間的再生微粉粒徑分布Table 3 Particle size distribution of regenerated micropowder at different grinding time

1.2 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)按照GB/T 25181—2019《預(yù)拌砂漿》、JGJ/T 70—2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》和GB/T 17671—1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)》等相關(guān)規(guī)范進(jìn)行試塊制作和性能測(cè)試。

1.3 試驗(yàn)儀器

使用咸陽(yáng)金宏通用機(jī)械有限公司生產(chǎn)的QQM輕型球磨機(jī)對(duì)再生微粉進(jìn)行物理研磨；用X射線物相分析儀(D/MAX-HI型，日本理學(xué)(RIGAKU)公司)分析再生微粉的礦物組成；利用掃描電子顯微鏡(S-3400N，日本Hitachi公司)分析再生微粉和硬化砂漿的微觀形貌；采用水泥壓力試驗(yàn)機(jī)和水泥電動(dòng)抗折機(jī)對(duì)砂漿試樣的力學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè)。

1.4 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)不同變量共設(shè)計(jì)3組試驗(yàn)方案。第1組：再生微粉摻量為20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，再生微粉分別研磨0 h、10 h、20 h、30 h、40 h；第2組：再生微粉研磨時(shí)間為20 h，再生微粉分別取代水泥質(zhì)量的0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%。第3組：再生微粉摻量為20%，研磨20 h的再生微粉與研磨0 h的再生微粉復(fù)摻，復(fù)摻比即二者質(zhì)量比(m20∶m0)分別為0 ∶10、2 ∶8、4 ∶6、6 ∶4、8 ∶2、10 ∶0。砂漿配合比依據(jù)JGJ/T 98—2010《砌筑砂漿配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》計(jì)算。

2 結(jié)果與討論

2.1 再生微粉細(xì)度對(duì)砂漿性能的影響

圖3為不同研磨時(shí)間的再生微粉干混砂漿稠度折線圖。從圖中可以看出：隨著研磨時(shí)間的增加，砂漿稠度整體呈下降趨勢(shì)；研磨時(shí)間從20 h增至30 h時(shí)，砂漿稠度出現(xiàn)短暫上升；研磨時(shí)間為40 h時(shí)，稠度降至最低。這是因?yàn)殡S著研磨時(shí)間從0 h增至20 h，再生微粉細(xì)度逐漸減小，比表面積逐漸增大，再生微粉的吸水率隨著比表面積的增大而提高，導(dǎo)致砂漿稠度降低；當(dāng)研磨時(shí)間從20 h增至30 h時(shí)，再生微粉出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，再生微粉細(xì)度反而出現(xiàn)一定幅度的增大，因此比表面積減小，吸水率減小，稠度出現(xiàn)增大現(xiàn)象；當(dāng)研磨時(shí)間為40 h時(shí)，團(tuán)聚現(xiàn)象明顯，粉體內(nèi)部有大量連通孔隙，吸水率較大，雖然團(tuán)聚導(dǎo)致再生微粉細(xì)度增大，但增大作用不明顯，因此砂漿稠度又出現(xiàn)下降趨勢(shì)。

圖3 不同研磨時(shí)間的再生微粉砂漿稠度折線圖Fig.3 Line chart of consistency of regenerated micropowdermortar at different milling time

圖4為不同研磨時(shí)間的再生微粉干混砂漿3 d、7 d和28 d立方體抗壓強(qiáng)度折線圖。從圖中可以看出：當(dāng)研磨時(shí)間為10 h時(shí)，砂漿試塊3 d和7 d的抗壓強(qiáng)度較研磨0 h時(shí)有所增加，分別增加了19.2%和4.1%；研磨時(shí)間超過(guò)10 h時(shí)，砂漿試塊3 d和7 d的抗壓強(qiáng)度則呈下降趨勢(shì)；研磨時(shí)間從0 h增至40 h時(shí)，砂漿試塊28 d立方體抗壓強(qiáng)度整體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。這是因?yàn)樵跈C(jī)械研磨的作用下，再生微粉的顆粒形貌得以改善，級(jí)配得以優(yōu)化，比表面積顯著增大，火山灰活性也得到一定程度的激發(fā)。水化早期，由于再生微粉吸水率較高，抑制了部分水泥的水化，但在一定的研磨時(shí)間下，再生微粉物理填充效應(yīng)和火山灰活性效應(yīng)所發(fā)揮的作用彌補(bǔ)了部分未水化水泥帶來(lái)的強(qiáng)度缺失；隨著研磨時(shí)間的增加，再生微粉比表面積增大，吸水率也進(jìn)一步提高，再生微粉填充效應(yīng)和火山灰活性效應(yīng)無(wú)法彌補(bǔ)這部分未水化水泥帶來(lái)的強(qiáng)度缺失，故在漿體水化早期，出現(xiàn)了強(qiáng)度先增加后減小現(xiàn)象。水化后期，隨著水泥水化不斷進(jìn)行，強(qiáng)度變化趨勢(shì)主要取決于再生微粉的活性指數(shù)，隨著研磨時(shí)間的增加，再生微粉比表面積增大，活性指數(shù)也隨之增加，因此28 d抗壓強(qiáng)度呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。

圖5為不同研磨時(shí)間的再生微粉干混砂漿3 d、7 d和28 d抗折強(qiáng)度折線圖。從圖中可以看出:隨著再生微粉研磨時(shí)間的增加，試塊3 d抗折強(qiáng)度在0 h至30 h內(nèi)呈先增后減趨勢(shì)，30 h至40 h內(nèi)呈微增趨勢(shì)，其抗折強(qiáng)度均大于未研磨再生微粉試塊的抗折強(qiáng)度，其中研磨時(shí)間為10 h和20 h時(shí)，試塊抗折強(qiáng)度較高，與未研磨的再生微粉砂漿試塊的抗折強(qiáng)度相比，其強(qiáng)度增加了16.7%；試塊7 d抗折強(qiáng)度在0 h至30 h時(shí)呈下降趨勢(shì)，30 h時(shí)抗折強(qiáng)度最低，較未研磨再生微粉試塊的抗折強(qiáng)度下降了21.4%，在40 h時(shí)稍有回升，但整體沒(méi)有太大的浮動(dòng)；與試塊早期抗折強(qiáng)度相比，砂漿試塊28 d抗折強(qiáng)度整體呈上升趨勢(shì)，研磨時(shí)間為30 h時(shí)，抗折強(qiáng)度達(dá)到了最大值，為3.9 MPa，較未研磨再生微粉試塊增加了12.8%。這是因?yàn)殡S著研磨時(shí)間的增加，再生微粉的細(xì)度、顆粒形貌以及火山灰活性均得到提高，但在再生微粉-水泥漿體的整個(gè)水化周期內(nèi)，不同研磨時(shí)間下再生微粉的物理填充效應(yīng)和火山灰活性效應(yīng)在不同水化周期所發(fā)揮的作用不同，因此，3 d、7 d和28 d抗折強(qiáng)度無(wú)明顯規(guī)律。

圖4 不同研磨時(shí)間的再生微粉砂漿立方體抗壓強(qiáng)度折線圖Fig.4 Line chart of cubic compressive strength of regeneratedmicropowder mortar with different milling time

圖5 不同研磨時(shí)間的再生微粉砂漿抗折強(qiáng)度折線圖Fig.5 Line chart of flexural strength of regeneratedmicropowder mortar with different milling time

2.2 再生微粉含量對(duì)砂漿性能的影響

圖6為研磨20 h的再生微粉干混砂漿稠度折線圖。從圖中可以看出，隨著再生微粉摻量增加，砂漿稠度整體呈下降趨勢(shì)，當(dāng)摻量為30%時(shí)，稠度達(dá)到了最小值，為55 mm，相較于未摻再生微粉的砂漿稠度值下降21 mm，降幅達(dá)27.6%。這是因?yàn)樵偕⒎奂?xì)度比水泥要小，隨著再生微粉摻量的增加，吸水率逐漸增加，因此砂漿稠度呈下降趨勢(shì)。

圖6 研磨20 h的再生微粉干混砂漿稠度折線圖Fig.6 Line chart of consistency of regenerated micropowderdry mixed mortar after milling for 20 h

圖7為研磨20 h的再生微粉干混砂漿3 d、7 d和28 d立方體抗壓強(qiáng)度折線圖。從圖中可以看出，隨著再生微粉摻量增加，3 d、7 d和28 d抗壓強(qiáng)度整體呈先增加后減小的趨勢(shì)，當(dāng)摻量為10%時(shí)，其7 d、28 d抗壓強(qiáng)度最大，其中28 d抗壓強(qiáng)度達(dá)到了31.9 MPa，當(dāng)摻量為5%時(shí)，其3 d抗壓強(qiáng)度最大。這是因?yàn)楫?dāng)再生微粉取代10%的水泥時(shí)，再生微粉的微集料填充效應(yīng)和火山灰活性效應(yīng)所發(fā)揮的作用已經(jīng)彌補(bǔ)甚至超過(guò)被取代水泥所發(fā)揮的作用，且隨著水化反應(yīng)的不斷進(jìn)行，再生微粉的兩種效應(yīng)不斷發(fā)揮作用。然而，隨著再生微粉摻量不斷增加，再生微粉的物理填充效應(yīng)和火山灰活性效應(yīng)所發(fā)揮的作用無(wú)法彌補(bǔ)被取代水泥造成的強(qiáng)度缺失，因此，其抗壓強(qiáng)度出現(xiàn)下降趨勢(shì)。

圖7 研磨20 h的再生微粉干混砂漿立方體抗壓強(qiáng)度折線圖Fig.7 Line chart of cubic compressive strength of regeneratedmicropowder dry mixed mortar after milling for 20 h

圖8為研磨20 h的再生微粉干混砂漿3 d、7 d和28 d抗折強(qiáng)度折線圖。從圖中可以看出，隨著再生微粉摻量的增加，3 d、7 d和28 d抗折強(qiáng)度均呈先增加后減小的趨勢(shì)，當(dāng)再生微粉含量為5%時(shí)，其抗折強(qiáng)度最大。這是因?yàn)樵偕⒎廴〈鄥⑴c水化反應(yīng)的過(guò)程中，主要發(fā)揮微集料填充效應(yīng)和火山灰活性效應(yīng)。干混砂漿的強(qiáng)度主要來(lái)源于水泥的水化產(chǎn)物，在一定的取代率下，再生微粉的兩種效應(yīng)可有效彌補(bǔ)被取代水泥所導(dǎo)致的強(qiáng)度缺失，但隨著取代率的提高，再生微粉的微集料填充效應(yīng)和火山灰活性效應(yīng)產(chǎn)生的作用有限，無(wú)法彌補(bǔ)被取代水泥導(dǎo)致的強(qiáng)度缺失。故干混砂漿3 d、7 d和28 d齡期的試塊抗折強(qiáng)度出現(xiàn)先增后減的現(xiàn)象。

圖8 研磨20 h的再生微粉干混砂漿抗折強(qiáng)度折線圖Fig.8 Line chart of flexural strength of regenerated micropowderdry mixed mortar after milling for 20 h

2.3 再生微粉復(fù)摻比對(duì)砂漿性能的影響

圖9為不同復(fù)摻比的再生微粉干混砂漿稠度折線圖。從圖中可以看出，隨著再生微粉復(fù)摻比的增大，即機(jī)械研磨20 h再生微粉增加，砂漿稠度整體呈下降趨勢(shì)。當(dāng)復(fù)摻比從4 ∶6增加至6 ∶4時(shí)，干混砂漿稠度出現(xiàn)增加趨勢(shì)。這是因?yàn)殡S著研磨20 h再生微粉占比的增大，粉體中微細(xì)顆粒含量增多，粉體總比表面積增大，吸水率升高，砂漿稠度也隨之下降；微細(xì)粉體的增多在一定程度上改善了膠凝體系的粒徑分布，粒徑分布更均勻，粉體顆粒級(jí)配更優(yōu)，填充效果更佳，起到減水效果，稠度出現(xiàn)小幅上升。

圖9 不同復(fù)摻比的再生微粉干混砂漿稠度折線圖Fig.9 Line chart of consistency of regenerated micropowderdry mixed mortar with different compounding ratios

圖10為不同復(fù)摻比的再生微粉干混砂漿3 d、7 d和28 d立方體抗壓強(qiáng)度折線圖。從圖中可以看出：隨著再生微粉復(fù)摻比的增大，3 d齡期的干混砂漿抗壓強(qiáng)度整體呈下降趨勢(shì)，復(fù)摻比為6 ∶4時(shí)，砂漿試塊抗壓強(qiáng)度最小，為11.7 MPa，較復(fù)摻比為0 ∶10的砂漿試塊抗壓強(qiáng)度下降了25.8%；7 d齡期的干混砂漿試塊，復(fù)摻比為2 ∶8時(shí)，抗壓強(qiáng)度最小，為18.4 MPa，復(fù)摻比為4 ∶6時(shí)，抗壓強(qiáng)度最大，為20.7 MPa，較前者提升12.5%；28 d齡期的干混砂漿試塊，其抗壓強(qiáng)度呈先增后減趨勢(shì)，當(dāng)復(fù)摻比為6 ∶4時(shí)，其抗壓強(qiáng)度最大，為27.1 MPa，較復(fù)摻比為0 ∶10的干混砂漿試塊抗壓強(qiáng)度提升16.8%。這是因?yàn)殡S著研磨20 h再生微粉的增加，粉體比表面積增大，吸水率升高，導(dǎo)致部分水泥在水化早期未充分水化。同時(shí)，研磨20 h再生微粉占比的增大改善了膠凝體系的粒徑分布，粒徑分布更加均勻，優(yōu)化了顆粒級(jí)配，填充效果更好。在水化后期，隨著粉體顆粒級(jí)配的改變，復(fù)摻粉體的微集料填充效應(yīng)得到有效發(fā)揮，粉體相互填充，起到一定程度的減水作用，水泥也得到充分水化，故砂漿試塊28 d抗壓強(qiáng)度有明顯變化規(guī)律。

圖10 不同復(fù)摻比的再生微粉干混砂漿立方體抗壓強(qiáng)度折線圖Fig.10 Line chart of cubic compressive strength ofregenerated micropowder dry mixed mortarwith different compounding ratios

圖11為不同復(fù)摻比的再生微粉干混砂漿3 d、7 d和28 d抗折強(qiáng)度折線圖。從圖中可以看出，隨著復(fù)摻比的增大，砂漿試塊 3 d抗折強(qiáng)度總體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，復(fù)摻比為8 ∶2時(shí)，砂漿試塊的抗折強(qiáng)度最大，為1.9 MPa；7 d時(shí)，抗折強(qiáng)度呈先減后增趨勢(shì)，復(fù)摻比為8 ∶2時(shí)，砂漿試塊的抗折強(qiáng)度最大，為2.9 MPa，較抗折強(qiáng)度最小值高0.3 MPa；28 d時(shí)，砂漿試塊的抗折強(qiáng)度呈先增大后減小的趨勢(shì)，復(fù)摻比為4 ∶6時(shí)，砂漿試塊抗折強(qiáng)度最大，為4.2 MPa，復(fù)摻比為0 ∶10時(shí)，砂漿試塊抗折強(qiáng)度最小，為3.4 MPa。這是因?yàn)殡S著20 h再生微粉粉體占比的增大，整個(gè)膠凝體系的微細(xì)粉體增多，粒徑分布更加均勻，粉體顆粒級(jí)配得到優(yōu)化，微粉的微集料填充效應(yīng)得到充分發(fā)揮，整個(gè)體系更接近最緊密堆積。在水化反應(yīng)初期，微粉的填充效應(yīng)作用顯著，故砂漿試塊3 d、7 d的抗折強(qiáng)度呈增長(zhǎng)趨勢(shì)；在水化反應(yīng)后期，漿體水化反應(yīng)逐漸減弱，試塊強(qiáng)度不斷累積，在最優(yōu)的顆粒級(jí)配區(qū)會(huì)出現(xiàn)最大的抗折強(qiáng)度。

圖11 不同復(fù)摻比的再生微粉干混砂漿抗折強(qiáng)度折線圖Fig.11 Line chart of flexural strength of regeneratedmicropowder dry mixed mortar withdifferent compounding ratios

2.4 硬化試塊的顯微結(jié)構(gòu)

圖12為不同齡期的硬化試塊SEM照片。為分析養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)再生微粉干混砂漿試塊強(qiáng)度的影響，選取再生微粉研磨時(shí)間為20 h，摻量為10%的試塊進(jìn)行顯微觀察。圖12(a)、(b)、(c)為試塊14 d的斷面SEM照片，從圖中可以看出，養(yǎng)護(hù)14 d的試塊內(nèi)部存在很多孔隙和裂縫，以及針棒狀鈣礬石，水化未完全進(jìn)行，因此，砂漿的強(qiáng)度較低。圖12(d)、(e)為養(yǎng)護(hù)28 d的試塊斷面SEM照片,從圖中可以看出，孔隙和裂紋顯著減少，未觀察到棒狀的水化產(chǎn)物，水化較為充分。再生微粉微集料填充效應(yīng)和火山灰活性效應(yīng)充分發(fā)揮作用，試塊結(jié)構(gòu)致密，因此強(qiáng)度提高。

3 結(jié) 論

(1)隨著再生微粉的研磨時(shí)間、摻量和復(fù)摻比的增長(zhǎng)，砂漿的稠度均整體呈下降趨勢(shì)。

(2)隨著再生微粉研磨時(shí)間的增加，砂漿的28 d抗壓強(qiáng)度和28 d抗折強(qiáng)度整體呈增加趨勢(shì)。當(dāng)研磨時(shí)間為40 h時(shí)，砂漿的抗壓強(qiáng)度最大；當(dāng)研磨時(shí)間為30 h時(shí)，砂漿的抗折強(qiáng)度最大；物理研磨可改善再生微粉的顆粒形貌，降低微粉細(xì)度，增大其活性。

(3)隨著再生微粉摻量的提高，砂漿的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度呈先增后減的趨勢(shì)。摻量為10%時(shí)，砂漿7 d和28 d抗壓強(qiáng)度最大；摻量為5%時(shí)，砂漿3 d抗壓、抗折強(qiáng)度最大，7 d和28 d抗折強(qiáng)度最大。

(4)隨著再生微粉復(fù)摻比的增大，砂漿28 d抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度呈先增后減趨勢(shì)。當(dāng)復(fù)摻比為6 ∶4時(shí)，砂漿28 d抗壓強(qiáng)度最大；當(dāng)再生微粉復(fù)摻比為4 ∶6時(shí)，砂漿28 d抗折強(qiáng)度最大。